BAC D/TI 2017 PHYSIQUE

Type

test.type.bac

Option

d / ti

Country

Cameroon

Year

2017

Duration

180 Min

Coefficient

Marks

Subject

PHYSIQUE

Paper 1 :

Exercise 1 : Mouvements dans les champs de forces et leurs applications (7 Marks)

Problem : Mouvements dans les champs de forces et leurs applications (7 Marks)

Les aprties 1 et 2 sont indépendantes.

Part 1 : Solide en mouvement sur une piste

Un solide (S) de masse $m$ est lancé de $A$ (qu'on prend comme origine des espaces ), en haut d'un plan incliné infiniment long, avec une vitesse initiale $\vec{V_{A}} .$ L'angle que fait le plan avec la verticale est noté $α .$ Le solide glisse selon la ligne de plus grande pente de ce plan. le contact solideplan se fait avec des frottements équivalents à une force unique $\vec{f}$ , parallèle à la ligne de plus grande pente du plan et de sens opposée à celui du mouvement.

Donner l'énoncé du théorème du centre d'inertie ( $2^{ème}$ loi de Newton).

0.75 mks mk

Faire à l'aide d'un schéma le bilan des forces qui s'exercent sur le solide.

0.75 mks mk

En appliquant le téorème du centre d'inertie au solide (S), déterminer en fonction de $α, f, g et m,$ l'expression de l'accéleration du centre d'inertie du solide puis calculer sa valeur numérique.

1.75 mks mk

En prenant pour origine des dates, la date où le solide a été lancé, déterminer la loi horaire du mouvement.

On donne : $m = 3 kg; f = 9 N; v_{0} = 7 m . s^{- 1}; g = 9, 8 m . s^{- 2}; α = 60 °$

1 mks mk

Part 2 : Equilibre de deux pendules électrostatiques

On considère deux pendules électrstatiques identiques de longueur L, accrochés à un support fixe horizontal en deux points $M et N .$ Ils sont constitués d'un fil isolant de masse négligeable et d'une boule métallisée assimilable à un point matériel de masse $m .$ On électrise les boules de manière à leur attribuer des charges électriques $Q_{A} et Q_{a}$ de même valeur absolue $Q .$ A l'équilibre les pendules sont disposés comme l'indique la figure 1 de l'annexe à remettre avec la copie.

Les charges portées par les boules sont-elles de même signe ? Justifier votre réponse.

0.5 mks mk

Faire à 'aide d'un schéma, le bilan des forces qui s'exercent sur la boule $A .$

En déduire l'expression de l'intensité de la force électrostatique subie par celle-ci en fonction de $m, g, α .$

1.25 mks mk

Exprimer alors $Q,$ la valeur absolue commune des charges $Q_{A} et Q_{a}$ en fonction de $m, g, G, L, k_{c} et α$ où $k_{c}$ est la constante de Coulomb. On donne $k_{c} = 9 \times 10^{9} N . m^{2} . C^{- 2}$

1 mks mk

Exercise 2 : Les systèmes osillants (4 Marks)

Problem : Les systèmes osillants (4 Marks)

Les parties 1 et 2 sont indépendantes.

Part 1 : Analyse de l'évolution d'unsystème oscillant à l'oscilloscope

La grandeur $p (t)$ qui décrit l'évolution temporelle d'un oscillateur est convertie en tension par un dispositif adéquat. La relation entre la tension obtenue et la grandeur caractéristique de l'oscillateur est : $u (t) = 0, 4 p (t) .$ Lorsque celle-ci ( la tension obtenue) est injectée dans l'une des voies d'un oscilloscope, on obtient l'oscillogramme de la figure 2 de l'annexe à remettre avec la copie. Les réglages de l'oscilloscope sont les suivants : Gain vertical: 2V/div; Balayage: 5ms/div.

Déterminer l'amplitude et la période de cet oscillateur.

1 mks mk

Ecrire une expression de p(t) cohérente avec cet oscillogramme.

0.5 mks mk

Part 2 : Etude d'un pendule simple

Un pendule est constitué par un solide très dense, de petites dimensions, attacé à une ficèlle inextensible de masse négligeable de longueur 80 cm . Le pendule est suspendu à un support fixe. Il est ensuite écarté de sa position d'équilibre d'un angle $θ_{0} = 8 °,$ mesuré par rapport à la verticale de son point de suspension et abandonné sans vitesse initiale à une date prise comme origine des dates

Etablir l'équation différentielle des oscillations de faible amplitude de ce pendule. On explicitera la démarche mise en oeuvre, en particulier en faisant un schéma.

1 mks mk

Exprimer puis calculer la valeur numérique de la période de ce pendule.

0.75 mks mk

Ecrire la loi horaire de l'évolution temporelle du pendule en utilisant les conditions initiales.

On prendra $g = 9, 8 m / s^{2}$

0.75 mks mk

Exercise 3 : Phénomènes ondulatoires et corpusculaires (5 Marks)

Problem : Phénomènes ondulatoires et corpusculaires (5 Marks)

Les parties 1 et 2 sont indépendantes.

Part 1 : Propagation d'une onde le long d'une corde

Nous admettrons, avec un choix convenable des conditions initiales, que l'expression de l'élongation d'un point $O$ d'une corde de longueur infinie où se propage une onde tansversale a pour expression : $y (O, t) = 3 \cos 100 πt (en cm) . La célérité$ de l'onde le long de la corde est de $8 m . s^{- 1}$ .

Déterminer la période $T$ de la vibration qui se propage et la longueur d'onde $λ$ de l'onde progressive qui s'établit sur la corde.

1 mks mk

Déterminer l'expression de l'élongation d'un point $P$ de la corde distant de $O$ de 24 cm mesuré dans le sens de la propagation en fonction du temps.

1 mks mk

Part 2 : Radioactivité

Un noyau de polonium $(Po)$ est constitué de 84 protons et de 126 neutrons. Ce noyau est radioactif $α$ et le noyau fils obtenu à l'issue de la transmutation est un noyau de plomb $(Pb) .$

Définir : Radioactivité.

0.5 mks mk

Déterminer les nombres de masse et de charge du noyau de polonium considéré.

0.5 mks mk

Ecrire l'équation de la désintégration radioactive de ce noyau de polonium.

1 mks mk

Calculer en $MeV$ l'énergie totale libérée par la désintégration d'un noyau de polonium 210.

On donne : ${mp}_{0} = 210, 0482 u; {mp}_{b} = 206, 0385 u; m_{α} = 4, 0015 u; 1 u = 931, 5 Mev / c^{2}$

1 mks mk

Exercise 4 : Mesure de l'intensité de l'accélération de la pesanteur (4 Marks)

Problem : Mesure de l'intensité de l'accélération de la pesanteur (4 Marks)

Part 1 :

Pour déterminer la valeur de l'intensité de la pesanteur en un lieu, on utilise un dispositif constitué de deux masses $m_{1} et m_{2}$ reliées par l'intermédiaire d'un fil passant dans la gorge d'une poilie (voir figure ci-contre)

. Lorsque par exemple $m_{1} > m_{2},$ la masse $m_{1}$ effectue un mouvement rectiligne uniformément accéléré. On montre, lorsque $m_{1} > m_{2},$ que l'expression de l'accélération du centre d'inertie de la masse $m_{1}$ en fonction de $g est : a = \frac{m_{1} - m_{2}}{m_{1} + m_{2}} g;$ si on considère que la ficelle est inextensible et que la poulie est de masse négligeable. Pour déterminer une valeur expérimentale de l'accélération de la pesanteur, on réalise pour six hauteurs de chutes, la mesure de la durée de chute. Les données sont presentées dans le tableau ci-dessous:

h(m)	0,40	0,60	0,80	1,00	1,20	1,40	1,60
t(s)	0,65	0,80	0,92	1,03	1,13	1,22	1,31

Indiquer deux méthodes pour obtenir une valeur expérimentale de l'intensité de la pesanteur au lieu de l'expérience en utilisant les données ci-dessus.

1.5 mks mk

Un groupe d'élève a décidé de calculer pour certaines hauteurs de chute, la vitesse moyenne de la bille. Ilsobtiennent le tableau de mesures ci-dessous:

h(m)	0,40	0,60	0,80	1,00	1,20	1,40	1,60
t(s)	0,65	0,80	0,92	1,03	1,13	1,22	1,31
$v_{m}$ (m/s)		1,48	1,74	1,90	2,11	2,26

Tracer, en précisant l'échelle choisie, le graphe de $v_{m} = f (t) .$ En déduire une valeur de l'accélération de la pesanteur au lieu de l'expérience.

2 mks mk

Commenter la méthode utilisée par ce groupe d'élèves

On donne: $m_{1} = 576 g; m_{2} = 390 g$

0.5 mks mk